(57)【要約】【課題】浮上量を高速かつ高精度に制御可能であり、製造が容易な磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】磁気ヘッドアセンブリ１４は、スライダー２１と、該スライダー２１の端面に配置されたアクチュエータ２２と、アクチュエータ２２に接続した磁気ヘッド部２３とにより形成されている。アクチュエータ２２は、圧電体３１内に複数の電極３２を配置した構造を有し、ｄ33モードで駆動される。すなわち、アクチュエータ２２に所定の電圧を印加すると、電極３２間の圧電体が電圧の印加方向に伸縮する。アクチュエータ２２の圧電体の伸縮にともない、磁気ヘッド部２３が変形し、磁気ヘッド１３（記録素子及び再生素子）と磁気記録媒体との間の距離が変化する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面が磁気記録媒体に対向して配置されるスライダーと、
前記磁気記録媒体に情報を書き込む記録素子及び前記磁気記録媒体から情報を読み出す再生素子を備え前記スライダーの第２の面側に配置された磁気ヘッド部と、
前記スライダーの前記第２の面と前記磁気ヘッド部との間に配置されたアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータは、前記第１の面に交差する方向に相互に離隔して配置された複数の電極とそれらの電極間の圧電体とを含み、前記複数の電極に電圧を印加することにより前記磁気ヘッド部の前記記録素子及び再生素子を前記磁気記録媒体に対し接離する方向に変位させるものであることを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項２】
前記アクチュエータが、前記スライダーの前記第２の面上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜に形成されて前記第１の面に平行な方向に延びる複数の溝とを有し、前記電極は前記溝内に導電体を埋め込んで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項３】
前記アクチュエータの前記電極が、前記アクチュエータの前記第１の面に交差する方向の中央部から前記磁気記録媒体側の端部までの間の領域のみに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項４】
磁気記録媒体と、
磁気ヘッドアセンブリと、
前記磁気ヘッドアセンブリを支持するサスペンションアームと、
前記サスペンションアームを駆動して前記磁気ヘッドアセンブリを前記磁気記録媒体の半径方向に移動させるサスペンションアーム駆動部とを具備し、
前記磁気ヘッドアセンブリが、
第１の面が磁気記録媒体に対向して配置されるスライダーと、
前記磁気記録媒体に情報を書き込む記録素子及び前記磁気記録媒体から情報を読み出す再生素子を備え前記スライダーの第２の面側に配置された磁気ヘッド部と、
前記スライダーの前記第２の面と前記磁気ヘッド部との間に配置されたアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータは、前記第１の面に交差する方向に相互に離隔して配置された複数の電極とそれらの電極間の圧電体とを含み、前記複数の電極に電圧を印加することにより前記磁気ヘッド部の前記記録素子及び再生素子を前記磁気記録媒体に対し接離する方向に変位させるものであることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
更に、前記記録素子及び再生素子と前記磁気記録媒体との間の距離の変化を検出する浮上量検出部を有することを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドの浮上量を制御するアクチュエータを備えた磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの情報機器には、小さな部品の微小距離の移動制御にアクチュエータが用いられている。例えば、光学系を備えた情報機器においては、焦点補正や傾角制御にアクチュエータが使用されている。また、インクジェットプリンタや磁気ディスク装置では、プリンタヘッド又は磁気ヘッドの移動制御にアクチュエータが使用されている。近年、これらの情報機器の小型化及び高性能化が促進されており、それにともなって微小距離の移動を高精度に制御可能なアクチュエータが要望されている。
【０００３】
磁気ディスク装置は、高速で回転する磁気ディスク（記録媒体）の表面を記録素子により磁化して情報を磁気的に記録する装置である。磁気ディスクに記録された情報は再生素子により読み取り、電気信号に変換して出力される。以下、記録素子及び再生素子をまとめて磁気ヘッドという。
【０００４】
磁気ディスク装置の大容量化の要求にともなって、磁気ディスク１枚当たりの記録容量が著しく増大している。磁気ディスクの大きさを変えずに記録容量を増大するためには、単位長さ当たりのトラック数（track per inch：ＴＰＩ）を多くすること、つまりトラック幅を狭くして高密度に配置することが必須である。
【０００５】
磁気ヘッドは、スライダーと呼ばれるほぼ直方体の形状の部材の端面に配置される。本願では、磁気ヘッドが設けられたスライダーを、磁気ヘッドアセンブリと呼んでいる。磁気ヘッドアセンブリは板ばね状のサスペンションの先端部に配置されており、磁気ディスクの回転によって生じる空気流により磁気ディスクから若干浮上する。磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の距離（以下、「浮上量」ともいう）は、磁気ディスクの回転により生じる空気流の強さと磁気ヘッドアセンブリに対するサスペンションの付勢力とにより決定される。
【０００６】
ところで、何らかの原因（例えば振動や気圧の変化等）により浮上量が変化すると、書き込みエラーや読み出しエラーの原因となる。特に、近年の高記録密度の磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置では、浮上量のわずかな変動で書き込みエラーや読み出しエラーが発生する。このような問題を解消すべく、圧電素子や発熱体を用いて浮上量を制御することが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１１４１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３４８３２１号公報
【特許文献３】特開平６−２３６６４１号公報
【特許文献４】特開平７−２１５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高記録密度の磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置では、浮上量を高速かつ高精度に制御する必要がある。また、浮上量を制御する機構が比較的簡単であり、製造が容易であることも要求される。しかしながら、現状では、これらの要求を満足させるに至っていない。よって、浮上量を高速かつ高精度に制御可能であり、製造が容易な磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一観点によれば、第１の面が磁気記録媒体に対向して配置されるスライダーと、前記磁気記録媒体に情報を書き込む記録素子及び前記磁気記録媒体から情報を読み出す再生素子を備え前記スライダーの第２の面側に配置された磁気ヘッド部と、前記スライダーの前記第２の面と前記磁気ヘッド部との間に配置されたアクチュエータとを有し、前記アクチュエータは、前記第１の面に交差する方向に相互に離隔して配置された複数の電極とそれらの電極間の圧電体とを含み、前記複数の電極に電圧を印加することにより前記磁気ヘッド部の前記記録素子及び再生素子を前記磁気記録媒体に対し接離する方向に変位させるものである磁気ヘッドアセンブリが提供される。
【０００９】
他の一観点によれば、磁気記録媒体と、磁気ヘッドアセンブリと、前記磁気ヘッドアセンブリを支持するサスペンションアームと、前記サスペンションアームを駆動して前記磁気ヘッドアセンブリを前記磁気記録媒体の半径方向に移動させるサスペンションアーム駆動部とを具備し、前記磁気ヘッドアセンブリが、第１の面が磁気記録媒体に対向して配置されるスライダーと、前記磁気記録媒体に情報を書き込む記録素子及び前記磁気記録媒体から情報を読み出す再生素子を備え前記スライダーの第２の面側に配置された磁気ヘッド部と、前記スライダーの前記第２の面と前記磁気ヘッド部との間に配置されたアクチュエータとを有し、前記アクチュエータは、前記第１の面に交差する方向に相互に離隔して配置された複数の電極とそれらの電極間の圧電体とを含み、前記複数の電極に電圧を印加することにより前記磁気ヘッド部の前記記録素子及び再生素子を前記磁気記録媒体に対し接離する方向に変位させるものである磁気ディスク装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記一観点によれば、スライダーと磁気ヘッド部との間に、浮上量（磁気ヘッドの記録素子及び再生素子と磁気記録媒体との間の距離）を調整するアクチュエータが配置されている。アクチュエータを磁気ヘッド部の近くに配置し、当該アクチュエータにより磁気ヘッド部を直接駆動することで、浮上量を高速かつ高精度に制御することができる。また、アクチュエータはスライダーの第１の面（磁気記録媒体に対向する面）に交差する方向に相互に離隔する複数の電極とそれらの電極間の圧電体とにより形成されている。このアクチュエータは、圧電体膜が伸縮する方向に電圧を印加して分極処理をすればよいので、駆動用電極とは別に分極処理用電極を形成する工程や、その分極処理用電極を分極処理後に除去する工程が不要である。従って、アクチュエータの製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は実施形態に係る磁気ディスク装置を示す平面図、図２は同じくその磁気ディスク装置の構成の概要を示すブロック図である。また、図３は、サスペンションの先端部と磁気ヘッドアセンブリとを示す分解図、図４は磁気ヘッドアセンブリの上面図である。なお、図３，図４において、Ｘは磁気ディスクのトラックの延びる方向を示し、Ｙはトラック幅方向を示し、Ｚは磁気ディスクの表面に垂直な方向を示している。これらのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、相互に直交する方向である。
【００１３】
図１，図２に示すように、本実施形態に係る磁気ディスク装置は、金属製の筐体１０と、この筐体１０内に収納された円盤状の磁気ディスク（磁気記録媒体）１１と、スピンドルモータ１２と、磁気ヘッドアセンブリ１４と、サスペンションアーム１５と、ボイスコイルモータ（サスペンションアーム駆動部）１６と、浮上量検出部１７と、制御部（電子回路）１８とを有している。
【００１４】
磁気ディスク１１は、スピンドルモータ１２の回転軸１２ａに固定され、スピンドルモータ１２により高速で回転する。サスペンションアーム１５は、基端側のキャリッジアーム１５ａと、先端側の板ばね状のサスペンション１５ｂとを有している。サスペンションアーム１５はボイスコイルモータ１６により駆動制御され、回転軸１６ａを中心として所定の角度範囲内を回転して、磁気ヘッドアセンブリ１４を磁気ディスク１１の半径方向に移動させる。これらのスピンドルモータ１２及びボイスコイルモータ１６は、制御部１８からの信号により制御される。
【００１５】
図３に示すように、サスペンション１５ｂの先端部には“Ｃ”字状の切り欠きで囲まれたジンバル１５ｃが設けられている。磁気ヘッドアセンブリ１４は、接着剤２４により、ジンバル１５ｃの磁気ディスク１１側の面に接合されている。
【００１６】
磁気ヘッドアセンブリ１４は、スライダー２１と、スライダー２１の一端面（Ｘ方向に直交する面）上に配置された浮上量制御用アクチュエータ２２と、アクチュエータ２２に支持された磁気ヘッド部２３とを有している。アクチュエータ２２は、制御部１８からの信号により制御される。
【００１７】
スライダー２１は、アルチック（ＡｌＴｉＣ）等のセラミックスによりほぼ直方体形状に形成されている。スライダー２１の長さＬ（Ｘ方向の長さ）は例えば８５０μｍ、幅Ｗ（Ｙ方向の長さ）は例えば７００μｍ、厚さｔ（Ｚ方向の長さ）は例えば２４０μｍである（図４参照）。本実施形態では、スライダー２１の面のうち磁気ディスク１１に対向する面を第１の面、アクチュエータ２２及び磁気ヘッド部２３が配置される面を第２の面と呼んでいる。
【００１８】
磁気ヘッド部２３には、図３に示すように磁気ヘッド１３が設けられている。磁気ヘッド１３は、記録素子１３ａ及び再生素子１３ｂ（図２参照）を積層して形成されている。記録素子１３ａとしては例えば単磁極ヘッドが使用され、再生素子１３ｂとしては例えばＭＲ（Magneto Resistive）素子、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子又はＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）素子が使用される。制御部１８は、これらの記録素子１３ａ及び再生素子１３ｂを介して、磁気ディスク１１に対し情報の記録及び再生を行う。
【００１９】
図５は、ジンバル１５ｃに支持された磁気ヘッドアセンブリ１４を示す断面図である。
【００２０】
前述したように、スライダー２１と磁気ヘッド部２３との間には、浮上量制御用アクチュエータ２２が配置されている。アクチュエータ２２は、圧電体３１と複数の埋め込み電極３２とにより形成されている。圧電体３１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）又はＰＮＮ（ニッケル酸ニオブ酸鉛）−ＰＺＴ等の圧電セラミックスからなる。
【００２１】
埋め込み電極３２は、圧電体３１に形成されたＹ方向に延びる溝内にＣｕ（銅）等の導電材を埋め込んで形成されている。本実施形態では、図５に示すように、圧電体３１の高さ方向（Ｚ方向）の中央部から下部にかけて複数の埋め込み電極３２が一定のピッチで配列しており、圧電体３１の上部には埋め込み電極３２が設けられていない。
【００２２】
例えば上から数えて奇数番目の埋め込み電極３２は、幅方向（Ｙ方向）の一方の端部（図４では上側）に形成された共通電極３３ａに接続され、偶数番目の埋込電極３２は幅方向の他方の端部（図４では下側）に形成された共通電極３３ｂに接続されている。これらの共通電極３３ａ，３３ｂは、磁気ヘッド部２３内に形成された配線路（配線及びビア等）３４ａ，３４ｂを介して、磁気ヘッド部２３の表面上に形成された端子３５ａ，３５ｂに電気的に接続されている。
【００２３】
以下、アクチュエータ２２の動作について説明する。アクチュエータ２２に電圧を供給しないときには、図５に示すように、磁気ヘッド１３の下端の位置はスライダー２１の底面（第１の面）の位置と一致している。
【００２４】
アクチュエータ２２の端子３５ａ，３５ｂ間に所定の電圧を印加すると、圧電体３１のうち埋め込み電極３２間の部分が電圧の印加方向（図５ではＺ方向）に伸長する。但し、本実施形態では、圧電体３１の上部には埋め込み電極３２が配置されてなく、かつ圧電体３１のスライダー２１側の面がスライダー２１により拘束されている。そのため、図６に示すようにスライダー２１側におけるアクチュエータ２２の長さ（Ｚ方向の長さ）は変化せず、磁気ヘッド部２３側の面のうち中央部から下側の部分が下方に延びて湾曲する。このアクチュエータ２２の変形に応じて磁気ヘッド１３の下端の位置がスライダー２１の下面の位置よりも下降し、磁気ヘッド１３と磁気ディスク１１との間の距離（浮上量）が減少する。後述するように、例えばアクチュエータ２２に０〜３０Ｖの電圧を印加すると、浮上量は０〜１３ｎｍ程度変化する。
【００２５】
なお、浮上量を一定に制御するためには浮上量の変化を検出することが必要である。磁気ヘッドアセンブリ１４の浮上にともなってサスペンション１５ｂが湾曲するので、例えばサスペンション１５ｂの湾曲量に応じて出力が変化する歪みセンサを用いて浮上量の変化を検出することができる。また、予め磁気ディスク１１に記録した所定のデータを再生素子１３ｂにより読み出して、再生素子１３ｂの出力の変化により浮上量の変化を検出してもよい。浮上量検出部１７はこのような方法で浮上量の変化を検出する。浮上量検出部１７の出力は制御部１８に入力される。制御部１８は、浮上量検出部１７の出力に応じてアクチュエータ２２に供給する電圧を制御し、浮上量を一定に維持する。
【００２６】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリの製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２７】
まず、図７（ａ）に示すように、スライダー２１となるアルチック基板４１の上に、密着層（図示せず）を形成した後、密着層の上にＰＺＴ膜４２（図５の圧電体３１に対応）を形成する。密着層は、例えば厚さが０．０５μｍのＴｉ（チタン）膜と、厚さが０．４５μｍのＰｔ（白金）膜とを積層して形成する。ＰＺＴ膜４２の厚さは例えば５μｍとする。ＰＺＴ膜４２に替えてＰＮＮ−ＰＺＴ膜などを形成してもよい。
【００２８】
次に、図７（ｂ）に示すように、例えばドライエッチングプロセスによりＰＺＴ膜４２をパターニングして、埋め込み電極形成領域に溝４２ａを形成する。この場合、奇数番目の埋め込み電極３２と偶数番目の埋め込み電極３２とをそれぞれ異なる共通電極３３ａ、３３ｂに接続するため（図４参照）に、奇数番目の溝４２ａと偶数番目の溝４２ａとをその長手方向に若干ずらして形成する。溝４２ａの深さは例えば３μｍ、溝４２ａの幅は例えば２μｍ、溝４２ａ間の間隔は例えば８μｍとする。
【００２９】
次に、アルチック基板４１の上側全面に例えばスパッタ法によりめっきシード層（図示せず）を形成した後、電解めっき法によりめっきシード層の上にＣｕなどの金属をめっきして、溝４２ａ内に金属材料を充填する。その後、ＰＺＴ膜４２上の金属膜をＰＺＴ膜４２が露出するまで研磨して、表面を平坦化する。このようにして、図７（ｃ）に示すように、溝４２ａ内に金属材料を埋め込んでなる埋め込み電極４３（図５の埋め込み電極３２に対応）を形成する。
【００３０】
次に、フォトリソグラフィ法を利用して、ＰＺＴ膜４２の上に奇数番目の埋め込み電極３２の一方の側の端部に共通接続する共通電極３３ａと、偶数番目の埋め込み電極３２の他方の側の端部に共通接続する共通電極３３ｂとを形成する（図４参照）。
【００３１】
次いで、公知の磁気ヘッド形成プロセスを用いて、図７（ｄ）に示すようにＰＺＴ膜４２及び埋め込み電極３２の上に記録素子及び再生素子を有する磁気ヘッド部４４（図５の磁気ヘッド部２３に対応）を形成する。
【００３２】
再生素子としてＭＲ素子を採用する場合は、例えばＮｉＦｅ合金からなるＳＡＬ（Soft Adjacent Layer）層と、Ｔａ等からなる非磁性層と、ＮｉＦｅ等からなるＭＲ層とを積層し、これらをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングして形成する。一方、記録素子として単磁極ヘッドを採用する場合は、磁性材料により主磁極及びリターンヨークを形成し、銅又はアルミニウム等の導電材料によりコイルを形成する。この磁気ヘッド形成プロセスでは、記録素子及び再生素子の形成と同時に、共通電極３３ａ，３３ｂに電気的に接続する配線路３４ａ，３４ｂと端子３５ａ，３５ｂとを形成する。
【００３３】
このようにして基板４１上にＰＺＴ膜４２、埋め込み電極４３及び磁気ヘッド部４４を形成した後、基板４１をダイシングソーにより切断して、個々の磁気ヘッドアセンブリに分離する。これにより、図５に示す磁気ヘッドアセンブリ１４が完成する。
【００３４】
このようにして形成された磁気ヘッドアセンブリ１４を接着剤２４によりサスペンション１５ｂ（ジンバル１５ｃ）に取り付ける（図３参照）。その後、ワイヤボンディング等により磁気ヘッドアセンブリ１４の各端子（アクチュエータ２２、記録素子及び再生素子の各電極）とサスペンション１５ｂに設けられた配線とを電気的に接続する。
【００３５】
なお、アクチュエータ２２を使用する前に、圧電体３１に対し分極処理を実施することが必要である。本実施形態では、圧電体３１をｄ33モード（電圧の印加方向に伸縮するモード）で使用するので、埋め込み電極３２間に所定の電圧（例えば１０〜３０Ｖ)を印加すればよい。従って、磁気ヘッドアセンブリ１４が完成した後に分極処理を実施することができ、分極処理用に特別の電極を形成する工程や、その電極を分極処理後に除去する工程が不要である。また、磁気ヘッドアセンブリ形成後に分極処理を実施することができるので、磁気ヘッド形成プロセスでＰＺＴ膜４２（圧電体３１）に熱が加わり分極特性が劣化することが回避される。
【００３６】
本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ１４では、磁気ヘッド部２３を支持するアクチュエータ２２により浮上量を直接制御するので、浮上量を高速かつ高精度に制御することができる。また、本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ１４は、一般的な成膜工程及びエッチング工程を用いて形成することができ、かつ分極処理用の電極を形成する工程やその電極を分極処理後に除去する工程が不要であるので、製造が容易である。
【００３７】
以下、本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリの磁気ヘッド変位量を調べた結果について説明する。
【００３８】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、スライダー２１の長さＬを８５０μｍ、幅Ｗを７００μｍ、厚さｔを２４０μｍとした。また、圧電体３１の厚さｄ１を５μｍとし、磁気ヘッド部２３の厚さｄ２を３５μｍとした。更に、埋め込み電極３２（活性部）の幅Ｗ３を５００μｍ、奥行きｄ３を３μｍ、厚さｔ３を２μｍとし、埋め込み電極３２間の間隔ｐを８μｍとした。更にまた、埋め込み電極３２の数（層数）は１６とた。
【００３９】
この磁気ヘッドアセンブリ１４の埋め込み電極３２を介して圧電体３１に１５〜３０Ｖの電圧を印加した場合の磁気ヘッド１３の移動量をシミュレーション計算により求めた。その結果、磁気ヘッド１３の移動量は４〜１３ｎｍとなり、磁気ヘッド１３の浮上量の調整に十分な変位量であることが確認された。
【００４０】
なお、上述の例では磁気ヘッド部２３の上部がジンバル１５ｃ（サスペンションアーム１５）に接合されている場合について説明したが、図９に示すように、磁気ヘッド部２３とジンバル１５ｃとの間に隙間を設けることにより、磁気ヘッド１３の変位量をより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置を示す平面図である。
【図２】図２は、同じくその磁気ディスク装置の構成の概要を示すブロック図である。
【図３】図３は、サスペンションの先端部と磁気ヘッドアセンブリとを示す分解図である。
【図４】図４は、磁気ヘッドアセンブリの上面図である。
【図５】図５は、ジンバルに支持された磁気ヘッドアセンブリを示す断面図である。
【図６】図６は、アクチュエータにより変形した磁気ヘッド部を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、浮上量の変化量をシミュレーション計算したときの各部の寸法を示す図である。
【図９】図９は、磁気ヘッド部とジンバルとの間に隙間を設けた例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…筐体、１１…磁気ディスク、１２…スピンドルモータ、１３…磁気ヘッド、１３ａ…記録素子、１３ｂ…再生素子、１４…磁気ヘッドアセンブリ、１５…サスペンションアーム、１５ａ…キャリッジアーム、１５ｂ…サスペンション、１５ｃ…ジンバル、１６…ボイスコイルモータ、１７…浮上量検出部、１８…制御部、２１…スライダー、２２…アクチュエータ、２３…磁気ヘッド部、２４…接着剤、３１…圧電体、３２…埋め込み電極、３３ａ，３３ｂ…共通電極、３４ａ，３４ｂ…配線路、３５ａ，３５ｂ…端子、４１…アルチック基板、４２…ＰＺＴ膜、４２ａ…溝、４３…埋め込み電極、４４…磁気ヘッド部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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